CN105740939B - 一种集成于pcba的rfid标签 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集成于PCBA的RFID标签，该标签位于常规多层电路板的边缘，由标签天线和标签芯片构成；标签天线由上下两层辐射面组成，标签天线的辐射面为PCB覆铜走线的一部分，上层辐射面为电路板的顶层，作为标签天线的主辐射面，下层辐射面为电路板的底层，作为标签天线的接地面，上下两层中间为与PCBA共用的基板；所述标签的主辐射面为齿状缝隙结构；标签芯片馈电部分位于齿状缝隙的起始位置。该标签利用电路板的接地面与上层的主辐射体形成缝隙天线，在馈电口直接贴装常规RFID标签芯片，对于常规双层PCBA，这样不仅节约了PCBA表面积，且无需额外黏贴RFID标签，仅需一粒RFID芯片就可在PCBA表面形成RFID标签。相比于其他信息追溯载体，具有面积小，成本低的优点。

Description

一种集成于PCBA的RFID标签
技术领域
本发明涉及RFID技术领域，尤其涉及一种集成于PCBA的RFID标签。
背景技术
目前RFID技术已被应用于安全防护、供应链管理、身份证和票证管理、食品安全追溯管理等领域，但在电子电器产品生产过程信息追溯以及产品全生命周期管理到目前为止暂未有成型应用案例，其中，关键的信息载体就是集成于产品PCBA的RFID标签。
RFID系统主要由电子标签、读写器、读写器天线、中间件等四个部分组成。读写器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当电子标签进入发射天线工作区域时产生感应电流，电子标签获得能量被激活；电子标签将自身编码等信息通过卡内置发送天线发送出去；系统接收天线接收到从电子标签发送来的载波信号，经天线调节器传送到读写器，读写器对接收的信号进行解调和解码，然后送到后台主系统进行相关处理，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。
RFID标签主要由RFID芯片和RFID天线以及二者的载体标签基板所构成。目前，制造过程的信息记录采用人工黏贴条形码的方式记录信息，不仅耗时而且增加了人力成本，将RFID技术应用于电子电器产品中，不仅可以替代原有条形码对产品基本信息的记录，而且RFID丰富的内存以及中短距离的读写性能能方便的记录产品的生产制造流程，出入库管理等信息。目前，制造过程的电子电器产品信息记录普遍采用黏贴条形码的方式，因为传统的条码技术与黏贴式的电子标签一样，此类标签在应用中容易被腐蚀和划破，信息容量小，且不能远距离读取。最普遍的RFID标签即为PET作为基板的嵌体以及现在市面上较多的基于PCB基材的抗金属标签模块。RFID标签为PET基的嵌体，该类型嵌体普遍采用偶极子天线的形式，由于其表面面积大，制造的工艺复杂等因素导致单个标签成本较高，不能普遍推广。基于PCB基材的抗金属标签，此类标签往往制成小体积的标签模块，单个成本高，且不能的集成于PCBA原有电路结构。因此，针对上述方式的缺点，本发明拟将电子标签与电子电气产品的电路进行整合，在产品设计阶段就将电子标签集成到产品的电路中，提出一种集成于PCBA的RFID标签设计方法，实现电子标签高可靠性及低成本的目的。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种集成于PCBA的RFID标签。该标签利用电路板的接地面与上层的主辐射体形成缝隙天线，在馈电口直接贴装常规RFID标签芯片，对于常规双层PCBA，这样不仅节约了PCBA表面积，且无需额外黏贴RFID标签，仅需一粒RFID芯片就可在PCBA表面形成RFID标签。相比于其他信息追溯载体，具有面积小，成本低的优点。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种集成于PCBA的RFID标签，该标签集成于PCBA的边缘，由标签天线和标签芯片构成；所述标签天线由上下两层辐射面组成，标签天线的辐射面为PCB覆铜走线的一部分，上层辐射面为电路板的顶层，作为标签天线的主辐射面，下层辐射面为电路板的底层，作为标签天线的接地面，上下两层中间为与PCBA共用的基板。
所述标签的主辐射面为齿状缝隙结构；主辐射面的下边缘设有若干过孔，上层主辐射面与下层接地面通过过孔连接；标签芯片馈电部分位于齿状缝隙的起始位置。
进一步地，所述基板为常规PCBA基材，可选用聚酰亚胺或玻璃纤维环氧树脂。
进一步地，所述标签主体部分的长为18mm，宽为10mm。
进一步地，所述基板厚度为1.0mm～1.8mm。
进一步地，上层主辐射面通过铜蚀刻形成于PCBA基材上，其长为18mm，宽为5.4mm；主辐射面上齿状缝隙的总长度为30-35mm，齿状缝隙起始于标签芯片，沿主辐射面长边垂直向上延伸2.5mm，距主辐射面长边边缘0.25mm处改向与长边平行的方向延伸3.8mm，然后继续垂直向下延伸2.5mm，形成单个齿状结构；重复上述缝隙结构，形成3个齿状结构共11条缝隙。
进一步地，所述过孔外径为0.45mm，内径为0.35mm，其高度与基板高度一致。
进一步地，所述主辐射面上的齿状缝隙结构，保持缝隙总长度不变，还可采用正弦波缝隙或三角波缝隙。
本发明的有益效果是：该标签采用双层天线设计，利用电路板原有接地面与上层辐射面构成标签天线，无需黏贴、绑定额外的电子标签即可实现电路板的信息溯源。该标签天线的辐射体可由电路板制造过程中直接蚀刻于基板上，标签芯片与其他元器件均采用SMT工艺集成于电路板上。标签直接集成于电路板，在电路板制造起始阶段即可对产品进行信息记录。双层天线结构有效节约了天线的表面积，可延伸至不同尺寸不同层数的电路板，实现了在面积宝贵的PCBA上集成RFID标签的小型化应用。为达到良好的辐射性能，天线应位于多层电路板边缘，本设计也基于此采用了边缘天线的结构，且不影响原有电气性能。采用齿状缝隙结构，有效减小缝隙部分的面积，使该标签天线在电路板上仅占用少部分面积，易于天线的集成；只需改变齿状缝隙的参数，即可使标签天线与不同厂家的标签芯片实现良好的共轭匹配与较宽的带宽，因此可极大的降低标签的成本。
附图说明
图1为标签整体结构示意图；
图2为标签主视图；
图3为标签侧视图；
图4为标签在电路板上相对位置示意图；
图中，主辐射面1、齿状缝隙结构2、标签芯片3、基板4、过孔5、接地面6。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图1-4所示，本发明提供的一种集成于PCBA的RFID标签，该标签集成于PCBA的边缘，由标签天线和标签芯片3构成；所述标签天线由上下两层辐射面组成，标签天线的辐射面为PCB覆铜走线的一部分，上层辐射面为电路板的顶层，作为标签天线的主辐射面1，下层辐射面为电路板的底层，作为标签天线的接地面6，上下两层中间为与PCBA共用的基板4；所述基板4可选用聚酰亚胺或玻璃纤维环氧树脂。
如图2所示，所述标签的主辐射面1为齿状缝隙结构2，标签芯片3馈电部分位于齿状缝隙的起始位置；采用齿状缝隙结构2，有效减小缝隙部分的面积，使该标签天线在电路板上仅占用少部分面积，易于天线的集成；只需改变齿状缝隙的参数，即可使标签天线与不同厂家的标签芯片实现良好的共轭匹配与较宽的带宽，因此可极大的降低标签的成本。
如图3所示，主辐射面1的下边缘设有四个过孔5，上层主辐射面1与下层接地面6通过过孔5连接。
该标签天线的辐射体由电路板制造过程中直接蚀刻于基板4上，标签芯片3与其他元器件均采用SMT工艺集成于电路板上。标签直接集成于电路板，在电路板制造起始阶段即可对产品进行信息记录。
优选地，所述标签主体部分的长为18mm，宽为10mm。所述基板4的厚度为1.0mm～1.8mm，其厚度与电路板基材厚度一致。上层主辐射面1通过铜蚀刻形成于PCB基材上，其长为18mm，宽为5.4mm；主辐射面1上齿状缝隙的总长度为30-35mm，如图2所示，齿状缝隙起始于标签芯片3，沿主辐射面1长边垂直向上延伸2.5mm，距主辐射面1长边边缘0.25mm处改向与长边平行的方向延伸3.8mm，然后继续垂直向下延伸2.5mm，形成单个齿状结构；重复上述缝隙结构，形成3个齿状结构共11条缝隙。所述过孔外径为0.45mm，内径为0.35mm，其高度与基板4高度一致。
所述主辐射面1上的齿状缝隙结构2，保持缝隙总长度不变，还可采用正弦波缝隙或三角波缝隙等类似结构，使该标签天线在电路板上仅占用少部分面积，易于天线的集成。

Claims (5)

1.一种集成于PCBA的RFID标签，其特征在于，该标签集成于PCBA的边缘，由标签天线和标签芯片(3)构成；所述标签天线由上下两层辐射面组成，标签天线的辐射面为PCB覆铜走线的一部分，上层辐射面为电路板的顶层，作为标签天线的主辐射面(1)，下层辐射面为电路板的底层，作为标签天线的接地面(6)，上下两层中间为与PCBA共用的基板(4)；所述标签的主辐射面(1)为齿状缝隙结构(2)；主辐射面(1)的下边缘设有若干过孔(5)，上层主辐射面(1)与下层接地面(6)通过过孔(5)连接；标签芯片(3)馈电部分位于齿状缝隙的起始位置；
所述标签主体部分的长为18mm，宽为10mm；
所述上层主辐射面(1)通过铜蚀刻形成于PCBA基材上，其长为18mm，宽为5.4mm；主辐射面(1)上齿状缝隙的总长度为30-35mm，齿状缝隙起始于标签芯片(3)，沿主辐射面(1)长边垂直向上延伸2.5mm，距主辐射面(1)长边边缘0.25mm处改向与长边平行的方向延伸3.8mm，然后继续垂直向下延伸2.5mm，形成单个齿状结构；重复上述缝隙结构，形成3个齿状结构共11条缝隙；只需改变齿状缝隙的参数，即可使标签天线与不同厂家的标签芯片(3)实现良好的共轭匹配与较宽的带宽；
标签直接集成于电路板，在电路板制造起始阶段即可对产品进行信息记录。
2.根据权利要求1所述一种集成于PCBA的RFID标签，其特征在于，所述基板(4)为常规PCBA基材，可选用聚酰亚胺或玻璃纤维环氧树脂。
3.根据权利要求1所述一种集成于PCBA的RFID标签，其特征在于，所述基板(4)的厚度为1.0mm～1.8mm。
4.根据权利要求1所述一种集成于PCBA的RFID标签，其特征在于，所述过孔(5)外径为0.45mm，内径为0.35mm，其高度与基板(4)高度一致。
5.根据权利要求1所述一种集成于PCBA的RFID标签，其特征在于，所述主辐射面(1)上的齿状缝隙结构(2)，保持缝隙总长度不变，还可采用正弦波缝隙或三角波缝隙。
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